KR100750731B1

KR100750731B1 - 광주사장치

Info

Publication number: KR100750731B1
Application number: KR1020050000731A
Authority: KR
Inventors: 김형수
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-01-05
Filing date: 2005-01-05
Publication date: 2007-08-22
Also published as: KR20060080359A

Abstract

텐덤형 광주사장치가 개시된다. 개시된 본 발명에 따른 광주사장치는, 광원이 회로기판에 실장된 광원유닛, 광원으로부터의 레이저 광을 편향 반사시키는 회전 다면경 및 이들 광학 부품을 수용하는 광학 프레임을 포함하며, 광학 프레임의 일 평면과 회로기판이 이루는 각(θ1)과 광원에서 출사되는 레이저 광이 회전 다면경에 입사하는 각(θ2)이 서로 다른 것을 특징으로 한다. 이에 의하면 광주사장치의 소형화를 추구할 수 있게 된다.

광주사장치, 회로기판, 레이저 다이오드, 소정 각도, 회전 다면경

Description

광주사장치{Apparatus for laser scannig}

도 1은 종래 기술에 의한 광주사장치의 구성도,

도 2는 도1의 광원유닛의 단면도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 광주사장치의 구성도,

도 4는 도 3의 광원유닛의 평면도,

도 5는 본 발명의 실시예에 의한 텐덤형 광주사장치의 구성도이다.

< 도면의 주요 부호에 대한 설명 >

200. 광주사장치 201. 광학 프레임

210. 광원유닛 211. 레이저 다이오드

212. 회로기판 214. 레이저 홀더

216. 콜리메이팅 렌즈 220. 회전 다면경

250. 결상렌즈 270. 반사미러

본 발명은 화상형성장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 컬러 화상형성장치에 사용되는 텐덤형 광주사장치에 관한 것이다.

레이저 빔 프린터, 컬러 디지털 복사기, 컬러 디지털 스캐너와 같은 전자사진방식의 화상형성장치는 일정한 전위로 대전된 감광매체상에 레이저 빔을 조사하여, 감광매체상에 정전잠상을 형성시키도록 하는 광주사장치를 구비된다.

도 1 및 도 2는 종래의 광주사장치에 관한 것으로서, 광원유닛(110), 원통렌즈(120), 회전 다면경(130), 결상렌즈(F- θ렌즈, 150) 및 반사미러(160)를 포함한다. 상기 광학부품들은 광학 프레임(101)에 지지되도록 설치된다.

광원유닛(110)은 광원인 레이저 다이오드(111), 레이저 다이오드(111)를 구동하는 IC(미도시)등을 갖는 회로기판(112)을 구비한다. 회로기판(112)은 나사(113)에 의하여 레이저 홀더(114)에 체결된다. 한편, 광원유닛(110)의 반도체 레이저(111)는 회로기판(112)에 수직하게 설치된다. 콜리메이팅 렌즈(116)는 레이저 다이오드(111)로부터 출사한 레이저 광을 평행광으로 만들어 주며, 렌즈 경통(117) 내부에 고정된다. 이 렌즈 경통(117)에는 레이저 광을 원하는 크기로 결상하는 광학 조리개(118)가 형성된다. 상기 렌즈 경통(117)은 접착제에 의해 레이저 홀더(114)에 장착된다.

광학 프레임(101)에 장착되어 있는 광원유닛(110)으로부터 출사한 레이저 광은 원통렌즈(120)에 의하여 회전 다면경(130)의 반사면상에 집광한다.

회전 다면경(130)은 구동모터(140)에 의하여 고속 회전하며, 레이저 광을 등속으로 편향 반사한다. 이 반사된 레이저 광은 회전 다면경(130)의 하류측에 설치되는 두 개의 결상렌즈(150)를 통과하고, 결상렌즈(150)를 통과한 레이저 광은 그 하류측에 설치된 반사 미러(160)에 의하여 감광매체상으로 결상된다.

이상과 같은 종래의 광주사장치(100)는 광원인 레이저 다이오드(111)가 장착되는 회로기판(112)의 평면(B)과 광학 프레임(101)의 한 평면(A)이 소정 각도(θ1)를 이루도록 형성되며, 레이저 다이오드(111)로부터 출사되어 회전 다면경(130)에 입사하는 레이저 광(D)은 회전 다면경(130)의 중심축(C)상에 대해 소정의 각도(θ2)로 기울어져 입사한다.

만약 상기 θ1, θ2가 0°일 경우, 즉 레이저 광(L)이 회전 다면경(130)의 중심축상으로 평행하게 입사할 경우 반사각이 커지게 되고, 또한 회전 다면경(130)의 반사면길이는 θ1, θ2가 0°가 아닐 경우보다 길어지도록 설계해야 한다. 또한, 회전 다면경(230)의 반사각이 커짐에 따라 화상중심과 주변의 광량의 차이가 커지게 된다. 따라서, 상기 θ1, θ2는 소정의 각도를 주어야 하며, 대부분의 광주사장치에 있어서, 0°< θ2 < 90°이면서, θ1=θ2가 되도록 설계한다.

한편, 컬러 화상형성장치는 상기와 같은 광주사장치 및 감광매체가 색상별로 4개가 사용된다. 따라서 화상형성장치에 있어서 광주사장치가 차지하는 비용이 높게 되고, 또한 공간을 많이 차지하게 된다. 따라서, 최근에는 복수의 광원 및 복수의 감광매체를 하나의 회전 다면경을 이용해 동시에 결상시키는 텐덤(Tandem)형 광주사장치가 많이 사용되고 있다. 그런데, 단일의 회전 다면경(130)의 대칭면을 동시에 이용하는 경우, θ1(=θ2) > 0°이기 위해서는 각각의 광원에 대해 각각의 회로기판이 있어야 한다. 따라서, 구성이 복잡해지고 회로 부품을 공용화 할 수 없는 문제점이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 구성이 간단하고 부품을 공용화하여 소형화를 이룰 수 있는 광주사장치를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 광주사장치는, 광원이 구동 회로기판에 실장된 광원유닛, 상기 광원으로부터의 레이저 광을 편향 반사시키는 회전 다면경 및 이들 광학 부품을 수용하는 광학 프레임을 포함한다. 그리고, 상기 광학 프레임의 일 평면과 회로기판이 이루는 각(θ1)과 상기 광원에서 출사되는 레이저 광이 상기 회전 다면경에 입사하는 각(θ2)이 서로 다른 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 θ1 = 0°이고, 상기 θ2 > 0°인 것이 좋다.

또한, 상기 광원을 지지하도록 상기 회로기판에 나사결합되는 레이저 홀더를 더 포함하며, 상기 레이저 홀더는 상기 광원이 상기 회로기판과 이루는 각도가 수직이 되지 않도록 지지하는 것이 좋다.

또한, 상기 광원은 적어도 두 개 이상의 레이저 다이오드이고, 상기 적어도 두 개 이상의 레이저 다이오드는 동일한 회로기판에 대칭되게 설치되는 것이 좋다.

또한, 상기 광원은 두 개의 레이저 다이오드이고, 상기 두 개의 레이저 다이오드로부터 출사된 각 레이저 광은 상기 회전 다면경으로 상기 회전 다면경의 회전 중심에 대하여 대칭 방향에 각각 편향 반사되는 것이 좋다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 광주장치를 상세히 설명하기로 한다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 광주사장치(200)는 광원유닛(210), 원통렌즈(220), 회전 다면경(230), 구동모터(240), 결상렌즈(250) 및 반사미러(270)를 포함하며, 상기 광학부품들이 지지되는 광학 프레임(201)을 구비한다.

광원유닛(210)은 광원인 레이저 다이오드(211), 레이저 다이오드(211)를 구동하는 IC(미도시)등을 갖는 회로기판(212) 및 레이저 다이오드(211)를 지지하는 레이저 홀더(214)를 갖는다. 상기 레이저 다이오드(211)는 두 개 이상의 발광점을 가질 수 있다. 회로기판(212)은 나사(213)에 의하여 레이저 홀더(214)와 결합된다. 한편, 상기 레이저 다이오드(211)와 회로기판(212)이 이루는 각도가 수직이 되지 않도록, 상기 레이저 홀더(214)에는 나사(213)와 체결되도록 내부에 암탭이 형성된 양 지지부(214a, 214b)가 레이저 다이오드(211)를 기준으로 그 길이가 다르도록 형성된다.

이렇게, 레이저 다이오드(211)와 회로기판(212)이 수직이 되지 않도록 설계함으로써, 레이저 다이오드(211)에서 출사되는 레이저 광이 회전 다면경(230)에 소정 각도를 가지고 입사된다. 즉 도 3에서와 같이, 회전 다면경(230)의 중심축과 Y축으로 평행을 이루는 한 평면(G)과 레이저 다이오드(211)에서 출사되어 상기 회전 다면경(230)으로 입사되는 광(H)이 이루는 각인 θ2는 소정각도, 즉 0°보다 큰 것을 알 수 있다. 이렇게 θ2를 0°보다 크게 함으로써, 회전 다면경(230)의 반사면의 크기가 커지지 않게 되며, 이는 결국 회전 다면경(230)의 크기가 커지는 것을 방지하게 된다.

한편, 광학 프레임(201)의 X축상의 한 평면(E)과 레이저 다이오드(211)가 설 치되는 회로기판(212)의 평면(F)이 이루는 각인 θ1은 0°가 되는 것이 바람직하다. 이렇게 θ1을 0°로 함으로써, 하나의 회로기판(212)에 복수의 레이저 다이오드(211)를 설치할 수 있다(도5 참조).

콜리메이팅 렌즈(216)는 레이저 다이오드(211)로부터 출사된 레이저 광을 평행광으로 만들어 주며, 렌즈 경통(217) 내부에 고정된다. 렌즈 경통(217)에는 레이저 광을 원하는 크기로 결상하는 광학 조리개(218)가 형성된다. 상기 렌즈 경통(217)은 콜리메이팅 렌즈(216)가 레이저 광을 거의 평행광으로 하여 소정의 위치에 출사하도록 위치 조정되어 접착제에 의해 레이저 홀더(214)에 장착된다.

원통렌즈(220)는 평행광을 수평방향의 선형광으로 만들어 준다. 회전 다면경(230)은 수평방향의 선형광을 등속도로 소정 크기의 각도 범위 내에서 반사 편향시킨다. 결상렌즈(250)는 일명 에프세타 렌즈(F- θ lens)로서 광축에 대해 일정한 굴절율을 가지며 회전 다면경(230)에서 반사된 등속도의 광을 주 스캐닝방향으로 굴절시키고 수차를 보정하여 스캐닝면인 감광매체상에 초점을 맞춘다. 반사미러(270)는 결상렌즈(250)를 통한 레이저 광을 소정의 방향으로 반사시켜 결상면인 감광매체(미도시)의 표면에 입사시킨다.

도 5는 본 발명의 일 실시예인 텐덤형 화상형성장치에 적용되는 광주사장치의 구성을 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이 두 개의 광학 프레임(201)(201')이 나란히 설치되며, 각 광학 프레임(201)(201')에는 두 개의 광원유닛(210B,210C)(210M,210Y)과 하나의 회전 다면경(230)(230'), 하나의 구동모터(240)(240')가 설치된다. 광원유닛(210B,210C,210M,210Y)은 각각 컬러별(블랙, 시 안, 마젠타, 옐로우)로 구비되며, 원통렌즈(220B,220C,220M,220Y), 결상렌즈(250B,250C,250M,250Y) 및 반사미러(270B,270C,270M,270Y)도 각각 컬러별로 구비된다. 상기 두 개의 광학 프레임(201,201')은 동일한 구조를 가지므로 하나의 광학 프레임(201)에 대해서만 설명하기로 한다.

도시된 바와 같이, 두 개의 레이저 다이오드(211B,211C)는 동일한 회로기판(212)에 실장된다. 또한, 두 개의 레이저 다이오드(211B,211C)가 서로 대칭을 이루도록 배치하여, 두 레이저 다이오드(211B,211C)에서 출사되는 레이저 광이 회전 다면경(230)에 동일한 각으로 입사되도록 하는 것이 바람직하다. 상기 레이저 다이오드(211B,211C)는 각각 두 개 이상의 발광점을 가질 수 있다. 회로기판(212)에는 레이저 다이오드(211B,211C)의 드라이버 IC(미도시)가 설치되는데, 이때, 상기 IC는 복수의 레이저 다이오드를 동시에 구동할 수 있는 드라이버 IC를 이용한 것으로, 드라이버 IC를 일체화하는 것도 가능하다.

기존의 텐덤형 광주사장치에서는 복수의 레이저 다이오드에 대응하는 복수의 회로기판이 필요하였으나, 본 발명의 실시예에 의하면, 하나의 회로 기판에 복수의 레이저 다이오드 및 그를 구동하는 회로가 설치된다. 따라서, 회로 기판의 수가 감소할 뿐만 아니라, 부품수가 줄어든다. 따라서, 광주사장치의 소형화 및 화상형성장치의 소형화를 이룰 수 있다.

이하 본 발명의 실시예에 따른 텐덤형 광주사장치의 동작을 설명하기로 한다.

두 개의 레이저 다이오드(211B,211C)로부터 출사된 각각의 레이저 광(L1,L2) 은 각각의 원통렌즈(220B,220C)로 입사되고, 원통렌즈(220B,220C)를 통과한 레이저 광(L1,L2)은 수평방향의 선형광으로 바뀐 후, 회전 다면경(230)으로 입사한다. 각 레이저 광(L1,L2)은 회전 다면경(230)에 의하여 다른 방향, 즉 회전 다면경(230)의 회전 중심에 대하여 대칭 방향으로 반사 편향된다. 회전 다면경(230)에 의하여 편향된 레이저 광(L1,L2)은 각각 결상렌즈(250B,250C)를 통과하고, 반사미러(270B,270C)에 의해 반사되어 각 칼라별 감광매체(미도시)의 표면에 결상하여, 감광매체의 표면에 정전잠상을 형성하게 된다.

이와 같이 회전 다면경(230)을 기준으로 광주사장치의 구성 부품들을 주주사면에 대해 대칭으로 배치하고, 회전 다면경(230) 및 이를 구동하는 구동모터(240)를 공용화 시킬 수 있다. 또한, 회전 다면경(230)에 입사하는 레이저 광(L1,L2)의 입사 각도를 0°보다 크게 함으로써 회전 다면경(230)의 크기가 커지는 것을 방지할 수 있다.

한편, 본 실시예에서는 두 개의 레이저 다이오드를 하나의 기판에 설치한 예를 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 네 개의 레이저 다이오드가 하나의 기판에 설치되는 것도 가능함은 물론이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 광주자장치에 의하면, 복수의 레이저 광을 하나의 회전 다면경에 동시에 편향시켜 회전 다면경 및 이를 구동하는 구동모터의 수를 삭감하고, 또한 단일 회로기판에 복수의 광원을 설치하여 회로부품을 공용화 할 수 있다. 따라서, 광학설계상의 자유도가 높게 되고, 부품 수를 최 소화하여 제작비용을 절감시키며, 광주사장치의 소형화를 추구할 수 있는 효과가 있다.

또한, 회전 다면경에 입사하는 레이저 광에 소정각도를 주도록 함으로써 회전 다면경의 크기가 커지는 것을 방지할 수 있다.

또한, 온도변화시 동일 회로기판 및 광학 프레임에 의해 고정된 복수의 광원간의 상대적 변형이 적어 결상성능이 열화되는 것을 방지할 수 있다.

이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않고 하기의 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능함은 물론이며, 그와 같은 변형은 본 발명의 범위에 속함은 당연하다.

Claims

광원이 회로기판에 실장된 광원유닛, 상기 광원으로부터의 레이저 광을 편향 반사시키는 회전 다면경 및 이들 광학 부품을 수용하는 광학 프레임을 포함하는 광주사장치에 있어서,

상기 광학 프레임의 일 평면과 회로기판이 이루는 각(θ1)과 상기 광원에서 출사되는 레이저 광이 회전 다면경의 중심축과 Y축으로 평행을 이루는 한 평면(G)와 이루는 각(θ2)이 서로 다르게 배치되며,

상기 광원의 개수와 대응되는 개수의 감광매체 상에 이미지를 결상하는 것을 특징으로 하는 광주사장치.
제 1 항에 있어서,

상기 θ1 = 0°이고, 상기 θ2 > 0°인 것을 특징으로 하는 광주사장치.
제 1 항에 있어서,

상기 광원을 지지하도록 상기 회로기판에 나사결합되는 레이저 홀더를 더 포함하며,

상기 레이저 홀더는 상기 광원이 상기 회로기판과 이루는 각도가 수직이 되지 않도록 지지하는 것을 특징으로 하는 광주사장치.
제 3 항에 있어서, 상기 광원은,

두 개의 레이저 다이오드이고, 상기 두 개의 레이저 다이오드는 동일한 회로기판에 대칭되게 설치되는 것을 특징으로 하는 광주사장치.
제 4 항에 있어서,

상기 두 개의 레이저 다이오드로부터 출사된 각 레이저 광은 상기 회전 다면경으로 상기 회전 다면경의 회전 중심에 대하여 대칭 방향에 각각 편향 반사되는 것을 특징으로 하는 광주사장치.